CN105280976A - 一种废旧铅酸蓄电池环保高效处理方法 - Google Patents

一种废旧铅酸蓄电池环保高效处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废旧铅酸蓄电池环保高效处理方法，它包括废旧铅酸蓄电池的拆解分选及对拆解分选出的隔板、塑料、铅膏、铅栅、电解液分别处理，其特征是，铅膏与脱硫剂碳铵液在密闭的铅膏脱硫罐内反应并经过压滤分离；压滤分离得到的硫酸铵液与氢氧化钙在密闭的废液转化罐内反应，反应放出的氨气在密闭的气体吸收设备内与水反应制取氨水；压滤分离得到的脱硫铅渣与炭粉混合放入密闭的铅熔炼装置内被加热还原反应得到再生铅，还原反应放出的二氧化碳用氨水在密闭的气体吸收设备内吸收制取脱硫剂，脱硫剂返回铅膏脱硫罐循环使用；该发明用于对废旧铅酸蓄电池的处理，其有益效果是，脱硫剂再生循环利用，并且清洁高效、操作简便。

Description

一种废旧铅酸蓄电池环保高效处理方法
技术领域
本发明涉及废旧铅酸蓄电池回收利用领域，尤其是一种废旧铅酸蓄电池环保高效处理方法。
背景技术
废旧铅酸蓄电池是可回收利用的废旧物，对其回收处理有着严格的规定。按相关法规，废旧铅酸蓄电池不允许整体冶炼，必须拆解分选，对拆解分选出的隔板、塑料、铅膏、铅栅、电解液分别进行环保化处理，变废为宝。
废旧铅酸蓄电池拆解分选出的隔板、塑料，可用现有技术进行处理，在电解液、铅栅、铅膏的回收处理中，铅膏回收处理是重中之重，因为铅膏处理需要经过脱硫和还原反应，脱硫和还原反应对工序、环保、生产成本等方面的要求较高，现有技术与方法还面临一些有待解决的问题。
脱硫方面，重点是铅膏和电解液的脱硫处理，铅膏中的硫酸铅，电解液中的硫酸，必须经过脱硫处理。铅膏变成脱硫铅渣，脱硫铅渣中含碳酸铅、二氧化铅、氧化铅、铅及氢氧化铅等；电解液中的硫酸也要进行相应的环保处理。脱硫常用的脱硫剂有氢氧化钠、碳酸钠、碳铵(碳酸铵、碳酸氢铵)、氨水等。脱硫后所得副产品一般为硫酸钠或硫酸铵等。然而现实生产中，脱硫过程需要大量的脱硫剂，虽然解决了脱硫问题，但是直接导致生产成本提高，脱硫过程产生的副产品硫酸钠或硫酸铵，需要对脱硫所得废液进行蒸发、冷却、结晶等工序获取，这样又进一步地增加了生产成本。如何使脱硫剂被收回重复利用以不再增加生产成本，如何避免蒸发液体的环节以进一步节省生产成本，成为脱硫过程需要解决的技术问题。
另外，从铅膏脱硫后的脱硫铅渣中获得再生铅等方面，还面临着一些诸如二氧化硫等有害气体收集、工序繁琐、环保效果差等问题。
国家知识产权局2013年4月24日公布的申请号为201310013313.6的技术资料，题目是，从废旧铅酸蓄电池膏体中回收铅的工艺，该技术用碳酸钠作脱硫剂，两次脱硫所使用的碳酸钠的量占到铅膏量的50％，相当于每处理1吨废旧铅酸蓄电池就要消耗0.3吨以上的碳酸钠；该技术把脱硫后的铅渣浸出、电解沉积得金属铅，浸出和电解沉积过程还要继续消耗其它化工原料和大量的电能，并且工序繁琐；该技术导致生产成本高、操作复杂等问题。
国家知识产权局2013年9月4日公布的申请号为201310193049.9的技术资料，题目是，一种节能环保废铅酸蓄电池回收处理方法，该技术是用碳酸钠作脱硫剂，对铅膏进行脱硫，脱硫后的铅渣进行还原反应，得到再生铅。其不足是：1.先把铅膏加入硫酸铁、稀硫酸还原反应，过滤得到金属硫化物，这一步对铅膏脱硫意义不大，还浪费了化工原料，增加了工序和成本。2.把金属硫化物与碳酸钠反应进行脱硫，得到碳酸金属物，这一步脱硫剂碳酸钠由氢氧化钠转变而来，需要不断的提供氢氧化钠原料，导致脱硫成本高。3.把脱硫后的碳酸金属物加铁粉和炭粉进行冶炼，这一步造成工序繁琐，添加铁粉又导致冶炼过程中产生铅冰铜，增加了渣相，降低了出铅率，出铅率只能达到95％，还浪费了铁资源。同时，还要对滤液进行结晶(蒸发或冷却)析出。总之，该技术不但导致消耗大量的氢氧化钠、硫酸铁、铁粉资源，还使操作复杂、工序繁琐、出铅率低、环保差。
国家知识产权局2014年3月12日公布的申请号为201310533250.7的技术资料，题目是，一种废旧铅酸蓄电池中铅的回收方法，该技术与上述的一种节能环保废铅酸蓄电池回收处理方法的技术方案相似，故有着同样的缺点和不足，但其另有的问题是，在碳酸铅渣冶炼中加进了石灰石、石英沙、碳酸钠等，导致浪费更大、渣量更多、出铅率更低，其出铅率只能达到92％。
发明内容
为了解决上述技术问题和不足，本发明的目的在于提供一种脱硫剂再生循环利用，并且清洁高效、操作简便的废旧铅酸蓄电池环保高效处理方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种废旧铅酸蓄电池环保高效处理方法，它包括废旧铅酸蓄电池的拆解分选及对拆解分选出的隔板、塑料、铅膏、铅栅、电解液分别处理，其特征是，铅膏与脱硫剂碳铵液在密闭的铅膏脱硫罐内反应并经过压滤分离；压滤分离得到的硫酸铵液与氢氧化钙在密闭的废液转化罐内反应，反应放出的氨气在密闭的气体吸收设备内与水反应制取氨水；压滤分离得到的脱硫铅渣与炭粉混合放入密闭的铅熔炼装置内被加热还原反应得到再生铅，还原反应放出的二氧化碳用氨水在密闭的气体吸收设备内吸收制取脱硫剂，脱硫剂返回铅膏脱硫罐循环使用；
所述铅栅在铅熔炼装置内被单独低温熔炼，在温度400℃左右被融化成再生铅液，并铸成铅锭；
所述铅熔炼装置内产生的渣相，经过分选设备分离得到有铅渣和无铅渣，有铅渣返回铅膏脱硫罐内继续被利用，无铅渣根据其用途被处理；
所述电解液在密闭的酸氨反应设备中吸收从废液转化罐放出的部分氨气，形成硫酸铵液体，使电解液中的含铅物发生沉淀，硫酸铵液体用过滤设备分离，分离得到含铅物和硫酸铵液，含铅物送铅膏脱硫罐内被利用，硫酸铵液送废液转化罐内与加入的氢氧化钙混合反应，得到硫酸钙、水、氨气，其中的水和氨气循环利用；
所述硫酸铵液与氢氧化钙在所述废液转化罐内反应得到的硫酸钙与液体分离回收利用。
所述隔板、塑料分别用现有技术处理。
所述脱硫剂还包括碳铵液与氨水的混合物。
所述密闭的铅膏脱硫罐、废液转化罐、气体吸收设备、铅熔炼装置、酸氨反应设备的共同特点是封闭式，分别使得其内部的气体不形成污染性外溢。
所述废液转化罐与用于吸收氨气的气体吸收设备之间密闭连通，使废液转化罐内的氨气进入该气体吸收设备内与水发生反应生成氨水。
所述废液转化罐与用于吸收氨气的酸铵反应设备之间密闭连通，使废液转化罐内的氨气进入该酸铵反应设备内与电解液硫酸发生反应生成硫酸铵液体。
所述铅熔炼装置与吸收二氧化碳的气体吸收设备之间密闭连通，使铅熔炼装置内的二氧化碳气体进入该气体吸收设备内与氨水发生反应生成碳铵液。
所述碳铵液包括碳酸铵溶液、碳酸氢铵溶液。
所述铅膏中包含硫酸铅、二氧化铅、氧化铅及金属铅。
所述脱硫铅渣中包含碳酸铅、二氧化铅、氧化铅及金属铅。
所述铅熔炼装置为密闭的容器式的熔炼锅，脱硫铅渣与炭粉混合在其内部被加热反应；加热源为可燃气体，也可以是电加热，加热温度在700℃以上，加热源从铅熔炼装置外部进行加热；脱硫铅渣与炭粉反应放出的气体与用于加热的可燃气体隔离，并且分别排放回收。
所述铅膏脱硫罐、废液转化罐、气体吸收设备、酸铵反应设备、分选设备、压滤分离及过滤设备均为本领域技术人员所熟知和可以实现的。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.经济方面：脱硫剂和生产用水被回收循环利用；副产品硫酸钙的获得无须通过加热蒸发液体完成，而是通过沉淀或过滤；硫酸钙制取使有污染的硫酸根变成了有价值产品，整个脱硫过程成本降低，脱硫成本高的问题得到解决；脱硫后的铅渣直接在铅熔炼装置内以较低温度加热还原反应变成了再生铅，工序简单。
2.废固方面：由于脱硫后的铅膏进行密闭熔炼，还原气氛好，还原反应彻底，仅产生极少量渣相，少量的渣相含铅量少；该渣相还可再分选后有铅渣返回冶炼，使最终废渣量更少，而且不再含铅，解决了废固污染问题。
3.废水方面：整个生产过程的生产用水为闭路再生循环运行，没有废水排放。
4.废气方面：脱硫铅渣以较低温度密闭方式还原反应，反应放出的二氧化碳等有害气体不但被单独收集、过滤、洗涤，而且二氧化碳与氨水反应变成了有用的液态脱硫剂，没有废气排放。
5.循环方面：实现了脱硫剂、生产用水、氨气、有铅渣的闭路循环。
6.工序方面：废旧铅酸蓄电池回收处理的整个过程直接、简便；硫酸根转化成硫酸钙产品，铅栅和铅膏以简便的方式转化为再生铅。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图；
图2是本发明的所述铅膏处理得再生铅及脱硫剂循环再生示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参阅图1、图2，一种废旧铅酸蓄电池环保高效处理方法，它包括废旧铅酸蓄电池的拆解分选及对拆解分选出的隔板、塑料、铅膏、铅栅、电解液分别处理，其特征是，铅膏与脱硫剂碳铵液在密闭的铅膏脱硫罐内反应并经过压滤分离；压滤分离得到的硫酸铵液与氢氧化钙在密闭的废液转化罐内反应，反应放出的氨气在密闭的气体吸收设备内与水反应制取氨水；压滤分离得到的脱硫铅渣与炭粉混合放入密闭的铅熔炼装置内被加热还原反应得到再生铅，还原反应放出的二氧化碳用氨水在密闭的气体吸收设备内吸收制取脱硫剂，脱硫剂返回铅膏脱硫罐循环使用；
所述铅栅在铅熔炼装置内被单独低温熔炼，在温度400℃左右被融化成再生铅液，并铸成铅锭；
所述铅熔炼装置内产生的渣相，经过分选设备分离得到有铅渣和无铅渣，有铅渣返回铅膏脱硫罐内继续被利用，无铅渣根据其用途被处理；
所述电解液在密闭的酸氨反应设备中吸收从废液转化罐放出的部分氨气，形成硫酸铵液体，使电解液中的含铅物发生沉淀，硫酸铵液体用过滤设备分离，分离得到含铅物和硫酸铵液，含铅物送铅膏脱硫罐内被利用，硫酸铵液送废液转化罐内与加入的氢氧化钙混合反应，得到硫酸钙、水、氨气，其中的水和氨气循环利用；
所述硫酸铵液与氢氧化钙在所述废液转化罐内反应得到的硫酸钙与液体分离回收利用。
所述隔板、塑料分别用现有技术处理。
所述氨水制取涉及的主要化学方程式：
(NH4)2SO4+Ca(OH)2＝CaSO4↓+2H2O+2NH3↑
NH3+H2O＝NH3·H2O
所述铅膏脱硫涉及的主要化学方程式：
(NH4)2CO3+NH4HCO3+NH3·H2O＝2(NH4)2CO3+H2O
PbSO4+(NH4)2CO3＝PbCO3↓+(NH4)2SO4
所述脱硫铅渣与炭粉混合在700℃以上温度加热还原反应涉及的主要化学方程式：
PbCO3＝PbO+CO2↑
2PbO+C＝2Pb+CO2↑
PbO2+C＝Pb+CO2↑
所述制取脱硫剂碳铵涉及的主要化学方程式：
2NH3·H2O+CO2＝(NH4)2CO3+H2O
(NH4)2CO3+CO2+H2O＝2NH4HCO3
至此，废旧铅酸蓄电池通过拆解分选得到的隔板、塑料、铅膏、铅栅、电解液分别得到回收处理，所得到的碳铵液及碳铵液、氨水的混合物，作脱硫剂返回铅膏脱硫罐循环利用。

Claims (1)

1.一种废旧铅酸蓄电池环保高效处理方法，它包括废旧铅酸蓄电池的拆解分选及对拆解分选出的隔板、塑料、铅膏、铅栅、电解液分别处理，其特征是，铅膏与脱硫剂碳铵液在密闭的铅膏脱硫罐内反应并经过压滤分离；压滤分离得到的硫酸铵液与氢氧化钙在密闭的废液转化罐内反应，反应放出的氨气在密闭的气体吸收设备内与水反应制取氨水；压滤分离得到的脱硫铅渣与炭粉混合放入密闭的铅熔炼装置内被加热还原反应得到再生铅，还原反应放出的二氧化碳用氨水在密闭的气体吸收设备内吸收制取脱硫剂，脱硫剂返回铅膏脱硫罐循环使用。
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